DES密碼系統演算法(一)-回合金鑰的產生 重點整理By Krizal Chen

krizal

DES密碼系統演算法(一)-回合金鑰的產生 重點整理
前言:
; X) A1 N2 ~) @9 o$ x; ]( [昨天晚上我弟突然拿出一份像電路圖和密碼表的東西給我，
問我會不會，我跟他說這是幹什麼用的，他說是期中考要用的，
( o$ `/ C6 m# L3 p9 Z看了下不就是鼎鼎大名的密碼演算法之一的DES，
想不到電機的也要懂DES，那讀資工、資管的情何以堪，
DES原本是有想看下，但是個人不常用，所以就一直擱著，
我就跟我弟說 我對DES沒什麼研究，但給我30分~1小時，
我給你答案。
  I- E9 T- {" V3 c
開始看了下，感覺密密麻麻的亂碼，但是hack玩習慣了，
這些都是小事，花了些時間看了下原理，感覺上還是蠻easy的。

' l2 G0 l' D! P本文:
DES屬於近代密碼系統，
( n0 a4 ?5 j, s: B8 ^0 ]設計原理為Shannon所提出的加密系統(Product Cipher)
DES主要分三部分:
) W: T$ v( @' n; X1.回合金鑰 Key(do 16 times)
2 {5 B% r. I% ?6 z- r5 ]2.加密(do 16 times)
$ e/ E+ F$ ~1 ^3 e1 q3.解密(do 16 times)

回合金鑰產生:
(1.)每7bit加入 odd parity check，
把56 bit的key擴展到64bit。
& {$ V$ L5 E) ]$ K1 y(2.)將64 bit的key依照KP(Key Permutation)重新分配，
5 @3 r" v$ x; _+ X. Q重新分配後減縮為原本的56bit，切割56bit各半為28bit
(Kl & Kr = 28bit)。
(3.)分別對Kl 和 Kr做 左循環位移(LS)。
7 f+ v# U( s- A; c8 T8 {(4.)將移位後之Kl和Kr依照
& W0 n* _8 r* K0 N$ J4 `9 @  ]CP(Compression Permutation)重新分配，
即產生key1。
' \/ E: h; H$ b(5.)重複step 3. 和 step 4.直到16組key都產生即可
(key1、key2、key3...key16)。

Permutation table ex:

$ c+ y7 @& Y' J$ XPermutation operation ex:
! w# U0 _, P: t0 h* q5 }

. F% a: k2 ~4 }! r! @; F  n結語:
  l! V  |" N# J: G8 J, V8 I& U4 T0 E盡量寫的簡單扼要，重要的步驟大概都列出來了，
! s) D! W8 o& ?/ z  x: I, P- n4 Q關於實例要寫一大堆code table，有興趣的再提出。

  m" u& d! ?. h0 g1 @Krizal Chen
2009 04 16 Thur
- ]4 e% ~3 _4 X6 e: H) I& E) n. Q
8 A0 n/ g- `6 W# {1 L9 L+ j
原帖:
" E9 M# B0 Q6 J4 w* ]http://tw.myblog.yahoo.com/dsght-krizal/article?mid=2000&prev=-1&next=1999
0 z: v, w' d# \. u1 @$ ahttp://dsght-master-krizal.spaces.live.com/default.aspx

[ 本帖最后由 krizal 于 2009-4-16 12:26 编辑 ]

krizal

emu618、emumax和宇宙各放一帖，
! T/ A5 e  x% I2 @  K讓想多學點東西的人看，
對實例產生有興趣的，自行跟我連絡。
9 c! P" h8 V1 G8 v: G/ \1 O- ]
而關於lz77 和 lz78 family的加密，
5 `& I' G7 u" x# [. M有興趣的也可以去看看，應該比DES簡單點。

krizal

個人是很客觀的，
如果不需要這種帖，
也可以提出，以後就不再放出。

慵懒悠悠

嘛，现在在信息安全课上有上密码学

DES的话，是典型的分组密码算法
( V. Z! l; M6 a4 M整个算法流程而言并不算复杂，16轮的迭代加密，最后逆IP置换
算法流程：
4 T7 v2 M2 o1 Y, ?/ e: zIP(X)
  `8 c2 R  p0 c% l; H     FOR i=1 to 16
) J% X( ]2 d9 S% ^, o            L(i)=R(i-1)
            L(i)=R(i-1)⊕f(R(i-1),k(i))
     NEXT i
$ }5 c' E5 F1 a$ E- q) L/ CIP^-1(x)

krizal

原帖由 慵懒悠悠 于 2009-4-16 12:12 发表
嘛，现在在信息安全课上有上密码学
$ v5 n* t4 i  W# z+ C) A6 |
DES的话，是典型的分组密码算法
整个算法流程而言并不算复杂，16轮的迭代加密，最后逆IP置换
算法流程：
IP(X)
' Q6 j- P4 j( t- B     FOR i=1 to 16
            L(i)=R(i-1)
            ...

8 h* k" d- \; A* Z- t是阿，麻煩的是要建table花時間。:loveliness:

krizal

void DES::SubstitutionBoxes()
& H  a! t$ A' {' u{
- {# r4 o0 n4 _/ d  S- \& L        int s1[4][16]={
! R" B7 }3 o! t" I) y( u. g                14,4,13,1,2,15,11,8,3,10,6,12,5,9,0,7,
                0,15,7,4,14,2,13,1,10,6,12,11,9,5,3,8,
                4,1,14,8,13,6,2,11,15,12,9,7,3,10,5,0,
5 ^, e7 k3 C1 T- J                15,12,8,2,4,9,1,7,5,11,3,14,10,0,6,13
7 N/ }# }1 F* V# B' L( N          };

6 E1 s6 {+ L3 W5 ?7 f        int s2[4][16]={
                15,1,8,14,6,11,3,4,9,7,2,13,12,0,5,10,
                3,13,4,7,15,2,8,14,12,0,1,10,6,9,11,5,
                0,14,7,11,10,4,13,1,5,8,12,6,9,3,2,15,
$ q4 U6 y* w5 P$ b                13,8,10,1,3,15,4,2,11,6,7,12,0,5,14,9
; E" v2 R- U, ], f- o0 m           };

        int s3[4][16]={
0 P$ z3 m  _* h+ ?) [8 p                10,0,9,14,6,3,15,5,1,13,12,7,11,4,2,8,
, W. ]  A  U! [! y" X+ ?' O                13,7,0,9,3,4,6,10,2,8,5,14,12,11,15,1,
( L# m, n/ j% G8 J3 b- e                13,6,4,9,8,15,3,0,11,1,2,12,5,10,14,7,
1 @. t* B; R- C) e3 D                1,10,13,0,6,9,8,7,4,15,14,3,11,5,2,12
8 ?% a1 U  Q0 R" x           };
" {/ {: Q, ^0 D. k3 X3 I; v
        int s4[4][16]={
* f" M) v4 E7 L% `3 H' J7 J( r& p2 N                7,13,14,3,0,6,9,10,1,2,8,5,11,12,4,15,
                13,8,11,5,6,15,0,3,4,7,2,12,1,10,14,9,
                10,6,9,0,12,11,7,13,15,1,3,14,5,2,8,4,
6 A! }7 _' E7 x! ~' p3 P  X                3,15,0,6,10,1,13,8,9,4,5,11,12,7,2,14
+ h( A4 f5 F9 H6 Z: N6 R- i           };

( o+ y- e$ h; _% M. t4 ?! Y        int s5[4][16]={
0 A; k* ?2 }4 y2 x( Z5 R; h                2,12,4,1,7,10,11,6,8,5,3,15,13,0,14,9,
7 V# ]& f! }+ K7 R7 e& i                14,11,2,12,4,7,13,1,5,0,15,10,3,9,8,6,
                4,2,1,11,10,13,7,8,15,9,12,5,6,3,0,14,
                11,8,12,7,1,14,2,13,6,15,0,9,10,4,5,3
" U% E5 j; i$ c( w           };

2 S0 m; Y7 H2 j" h2 z        int s6[4][16]={
. t% M6 L: O/ _4 J4 k' z* W                12,1,10,15,9,2,6,8,0,13,3,4,14,7,5,11,
                10,15,4,2,7,12,9,5,6,1,13,14,0,11,3,8,
/ y1 o- v1 n, S  M. ?! @& L. f$ K                9,14,15,5,2,8,12,3,7,0,4,10,1,13,11,6,
                4,3,2,12,9,5,15,10,11,14,1,7,6,0,8,13
           };

        int s7[4][16]={
                4,11,2,14,15,0,8,13,3,12,9,7,5,10,6,1,
                13,0,11,7,4,9,1,10,14,3,5,12,2,15,8,6,
                1,4,11,13,12,3,7,14,10,15,6,8,0,5,9,2,
                6,11,13,8,1,4,10,7,9,5,0,15,14,2,3,12
1 c( Y+ Y. @; p& @. g           };
4 A$ W; q5 L2 O1 D. X2 I
7 F" q' i+ }2 i2 _        int s8[4][16]={
& q, f1 K; O6 E3 E2 n4 l                13,2,8,4,6,15,11,1,10,9,3,14,5,0,12,7,
                1,15,13,8,10,3,7,4,12,5,6,11,0,14,9,2,
3 y! [/ K, u( c$ \7 o' N                7,11,4,1,9,12,14,2,0,6,10,13,15,3,5,8,
                2,1,14,7,4,10,8,13,15,12,9,0,3,5,6,11
; [5 l  S4 |/ F) g) `           };
}
2 q0 ]' g8 y8 J7 [
# J; ~* ^8 [: I  {[ 本帖最后由 krizal 于 2009-4-16 12:46 编辑 ]

慵懒悠悠

这也就是我不怎么喜欢DES的原因所在，算法简单，但实现的时候数据的结构要另外考虑
# a1 i* O6 y5 p8 U( j. o
MD5这样的单向杂凑多好...

krizal

原帖由 慵懒悠悠 于 2009-4-16 12:53 发表
这也就是我不怎么喜欢DES的原因所在，算法简单，但实现的时候数据的结构要另外考虑
1 d5 f& J' g1 Q3 p8 H) b& n
; Q! z9 f" g3 L' Q+ K+ r: gMD5这样的单向杂凑多好...

哈 各種演算法各有優缺點，
3 z9 S; M4 o8 u) gDES 演算法簡單，單純用XOR執行快速，
/ S2 S0 x# R/ @就是需要再建立PERMUTATION TABLE.

MD5 不可逆HASH演算，破解較困難，
( Z+ y, M: S, D但是只能單向驗證。

疾风之狼

支持一下，我对密码没什么研究。:loveliness: